Cīņā pret globālo sasilšanu un klimata pārmaiņām ir siltumnīcefekta gāzu palielināšanās mūsu atmosfērā. Siltumnīcefekta gāze ir jebkurš gāzveida savienojums atmosfērā, kas spēj absorbēt infrasarkano starojumu, tādējādi notverot un noturot siltumu atmosfērā. Palielinot siltumu atmosfērā, siltumnīcefekta gāzes rada siltumnīcas efektu, kas galu galā izraisa globālo sasilšanu.
Saules starojums un "siltumnīcas efekts"
Globālā sasilšana nav jauns jēdziens zinātnē. Parādības pamatus pirms vairāk nekā gadsimta 1896. gadā izstrādāja Svante Arrhenius. Viņa raksts, kas publicēts filozofiskajā žurnālā un žurnālā Science, bija pirmais, kurš kvantitatīvi novērtēja oglekļa dioksīda ieguldījumu tajā, ko zinātnieki tagad sauc par “siltumnīcu”. efekts ".
Siltumnīcas efekts rodas tāpēc, ka saule bombardē Zemi ar milzīgu daudzumu starojuma, kas redzamās gaismas veidā iedarbojas uz Zemes atmosfēru, kā arī ultravioleto (UV), infrasarkano (IR) un cita veida starojumu, kas cilvēka acij nav redzams. Apmēram 30 procenti no Zemei radītā starojuma tiek atstaroti atpakaļ kosmosā ar mākoņiem, ledu un citām atstarojošām virsmām. Atlikušos 70 procentus absorbē okeāni, zeme un atmosfēra, norāda NASA.
Kad tie absorbē starojumu un sakarst, okeāni, zeme un atmosfēra izdala siltumu IR termiskā starojuma veidā, kas no atmosfēras nonāk kosmosā. Līdzsvars starp ienākošo un izejošo starojumu uztur Zemes kopējo vidējo temperatūru aptuveni 59 grādos pēc Fārenheita (15 grādi pēc Celsija), ziņo NASA.
Šī ienākošā un izejošā starojuma apmaiņa, kas sasilda Zemi, tiek saukta par siltumnīcas efektu, jo siltumnīca darbojas gandrīz tāpat. Ienākošais UV starojums viegli iziet cauri siltumnīcas stikla sienām, un to absorbē augi un cietās virsmas iekšpusē. Vājākam IR starojumam ir grūti iziet cauri stikla sienām, un tas ir ieslodzīts iekšpusē, sasildot siltumnīcu.
Kā siltumnīcefekta gāzes ietekmē globālo sasilšanu
Gāzes atmosfērā, kas absorbē starojumu, sauc par “siltumnīcefekta gāzēm” (dažreiz saīsināti kā SEG), jo tās lielā mērā ir atbildīgas par siltumnīcas efektu. Siltumnīcas efekts savukārt ir viens no galvenajiem globālās sasilšanas cēloņiem. Saskaņā ar Vides aizsardzības aģentūras (EPA) datiem visnozīmīgākās siltumnīcefekta gāzes ir ūdens tvaiki (H2O), oglekļa dioksīds (CO2), metāns (CH4) un slāpekļa oksīds (N2O). "Kamēr skābeklis (O2) ir otra visbagātākā gāze mūsu atmosfērā, O2 neuzsūc termisko infrasarkano starojumu," sacīja Maikls Dalejs, vides zinātnes asociētais profesors Lasellas koledžā Masačūsetsā.
Kaut arī daži apgalvo, ka globālā sasilšana ir dabisks process un ka vienmēr ir bijušas siltumnīcefekta gāzes, nesenā vēsturē gāzu daudzums atmosfērā ir palielinājies. Pirms rūpnieciskās revolūcijas atmosfēras CO2 svārstījās starp aptuveni 180 miljonām ppm (ppm) ledus laikmetu laikā un 280 ppm starplaku siltajos periodos. Pēc Nacionālās okeāna un atmosfēras pārvaldes (NOAA) datiem, kopš rūpniecības revolūcijas CO2 daudzums ir pieaudzis 100 reizes ātrāk nekā pieaugums, kad beidzās pēdējais ledus laikmets.
Fluorētas gāzes, tas ir, gāzes, kurām tika pievienots fluora elements, ieskaitot fluorogļūdeņražus, perfluorogļūdeņražus un sēra heksafluorīdu, rodas rūpnieciskos procesos, un tās arī uzskata par siltumnīcefekta gāzēm. Lai arī tie atrodas ļoti mazās koncentrācijās, tie ļoti efektīvi notver siltumu, padarot tos ar augstu "globālās sasilšanas potenciāla" (GWP) gāzēm.
Hlorfluorogļūdeņraži (CFC), ko savulaik izmantoja kā aukstumnesējus un aerosola degvielu, līdz tie tika pārtraukti ar starptautisku vienošanos, ir arī siltumnīcefekta gāzes.
Ir trīs faktori, kas ietekmē pakāpi, kādā siltumnīcefekta gāze ietekmēs globālo sasilšanu:
- Tā pārpilnība atmosfērā.
- Cik ilgi tas paliek atmosfērā.
- Tās globālās sasilšanas potenciāls.
Oglekļa dioksīdam ir būtiska ietekme uz globālo sasilšanu daļēji tāpēc, ka tas ir daudz atmosfērā. Saskaņā ar EPA 2016. gadā ASV siltumnīcefekta gāzu emisijas bija 6,511 miljoni metrisko tonnu (7,177 miljoni tonnu) oglekļa dioksīda ekvivalenta, kas bija 81 procents no visām cilvēku izraisītajām siltumnīcefekta gāzēm - par 2,5 procentiem mazāk nekā gadu iepriekš. Turklāt CO2 atmosfērā paliek tūkstošiem gadu.
Tomēr metāns ir aptuveni 21 reižu efektīvāk absorbējošs starojums nekā CO2, kas tam piešķir augstāku GWP novērtējumu, kaut arī saskaņā ar EPA tas atmosfērā atrodas tikai apmēram 10 gadus.
Siltumnīcefekta gāzu avoti
Dažas siltumnīcefekta gāzes, piemēram, metāns, tiek ražotas lauksaimniecības praksē, ieskaitot lopu kūtsmēslus. Citi, piemēram, CO2, galvenokārt rodas dabisku procesu, piemēram, elpošanas, un fosilo kurināmo, piemēram, ogļu, naftas un gāzes, sadedzināšanas rezultātā.
Saskaņā ar Duke University publicētajiem pētījumiem otrs CO2 izdalīšanās iemesls ir mežu izciršana. Kad kokus nogalina, lai iegūtu preces vai siltumu, tie izdala oglekli, kas parasti tiek glabāts fotosintēzes nolūkos. Saskaņā ar 2010. gada Globālo mežu resursu novērtējumu šis process atmosfērā gadā izdala gandrīz miljardu tonnu oglekļa.
Saskaņā ar EPA mežsaimniecība un cita zemes izmantošanas prakse var kompensēt daļu no šīm siltumnīcefekta gāzu emisijām.
"Pārstādīšana palīdz samazināt oglekļa dioksīda uzkrāšanos atmosfērā, jo augoši koki fotosintēzes veidā piesaista oglekļa dioksīdu," Daley stāstīja Live Science. "Tomēr meži nevar atdalīt visu oglekļa dioksīdu, ko mēs izmetam atmosfērā, sadedzinot fosilo degvielu, un joprojām ir jāsamazina fosilā kurināmā izmeši, lai izvairītos no uzkrāšanās atmosfērā."
Visā pasaulē siltumnīcefekta gāzu izdalīšana rada nopietnas bažas. Kopš industriālās revolūcijas sākuma līdz 2009. gadam CO2 izmešu līmenis atmosfērā ir palielinājies gandrīz par 38 procentiem, un metāna līmenis ir palielinājies par 148 procentiem, liecina NASA dati, un lielākais pieaugums ir bijis pēdējo 50 gadu laikā. Globālās sasilšanas dēļ 2016. gads bija vissiltākais reģistrētais gads, un, tā kā 2018. gads ceļā būs ceturtais siltākais, 20 karstākie reģistrētie gadi ir nākuši pēc 1998. gada, liecina Pasaules meteoroloģijas organizācijas dati.
"Mūsu novērotā sasilšana ietekmē atmosfēras cirkulāciju, kas ietekmē nokrišņu daudzumu visā pasaulē," sacīja Pērsburgas universitātes Ģeoloģijas un planētu zinātnes katedras asociētais profesors Josefs Verns. "Tas novedīs pie lielām vides izmaiņām un izaicinājumiem cilvēkiem visā pasaulē."
Mūsu planētas nākotne
Ja pašreizējās tendences turpināsies, zinātnieki, valdības ierēdņi un arvien lielāks skaits pilsoņu baidās, ka vissliktākās globālās sasilšanas sekas - ekstremālie laika apstākļi, jūras līmeņa paaugstināšanās, augu un dzīvnieku izmiršana, okeāna paskābināšanās, lielas klimata izmaiņas un nepieredzēti sociāli satricinājumi - būs neizbēgama.
Atbildot uz problēmām, ko izraisa siltumnīcefekta gāzu globālā sasilšana, ASV valdība 2013. gadā izveidoja klimata rīcības plānu. Un 2016. gada aprīlī 73 valstu pārstāvji parakstīja Parīzes vienošanos - starptautisku paktu cīņai ar klimata pārmaiņām, ieguldot ilgtspējīgā , ar zemu oglekļa saturu nākotnē, saskaņā ar ANO Vispārējo konvenciju par klimata izmaiņām (UNFCCC). ASV tika iekļauta to valstu starpā, kuras vienojās par vienošanos 2016. gadā, bet 2017. gada jūnijā sāka procedūras, lai izstātos no Parīzes līguma.
Saskaņā ar EPA siltumnīcefekta gāzu emisijas 2016. gadā bija par 12 procentiem zemākas nekā 2005. gadā, daļēji tāpēc, ka ievērojami samazinājās fosilā kurināmā sadedzināšana, pārejot uz akmeņogļu dabasgāzi. Siltāki ziemas apstākļi šajos gados arī samazināja vajadzību daudzām mājām un uzņēmumiem uzkarst.
Pētnieki visā pasaulē turpina meklēt veidus, kā samazināt siltumnīcefekta gāzu emisijas un mazināt to ietekmi. Viens no potenciālajiem risinājumiem, ko zinātnieki pēta, ir izsūkt oglekļa dioksīdu no atmosfēras un bezgalīgi aprakt zem zemes, sacīja Virdžīnijas Longvudas universitātes bioloģisko un vides zinātņu asociētā profesore Dina Lēsa.
"Tas, ko mēs varam darīt, ir samazināt līdz minimumam to, cik daudz oglekļa mēs tur ieliekam, un rezultātā samazināt temperatūras izmaiņas," sacīja Lī. "Tomēr darbības logs ātri tiek aizvērts."
Papildu resursi:
- EPA - Klimata pārmaiņas: pamatinformācija
- NASA: Globālās klimata izmaiņas
- National Geographic - Klimata pavērsiens: Zemes CO2 līmenis pārsniedz 400 ppm
Šo rakstu 2019. gada 3. janvārī atjaunināja Live Science līdzautore Račela Rosa.
